[发明专利]一种消除金属内齿热处理变形的修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种消除金属热处理变形的修复方法，尤其是金属工件内齿热处理变形的修复方法。

背景技术

随着机械工业的快速发展，通过内、外齿结合联结的应用越来越广泛，且要求也越来越高。金属内齿工件特别是渗碳淬火的金属内齿工件，其内齿的热处理变形不可避免且很难控制，成品率较低。为了解决热处理变形问题，通常的做法是提前做热处理变形工艺试验，找出一定的变形规律，然后再通过优化工艺参数制作。即使这样，仍然不能保证成品的高合格率通过，总有部分成品因热处理变形导致达不到设计要求而报废。如果采用传统的机械切削加工方法来修复变形的金属内齿工件时，不仅加工成本高，生产效率低，而且修复的效果也不尽理想。尤其对于盲孔型内齿的热处理变形，采用传统的切削加工方法进行修复非常困难，甚至根本无法采用切削加工方法修复，从而造成很高的废品率。

以带渐开线内齿的盲孔型花键轴(材料20Cr2Ni4A)为例，其内齿为齿形定心，整体渗碳淬火后的齿面硬度高达58～62HRC，由于其热处理变形很难控制，需提前做热处理变形工艺试验，并找出相应的变形规律。因此，这种带渐开线内齿的盲孔型花键轴的加工制作难度相当大。在实际制作过程中，采用渗碳前后两次插齿的工艺方法来减小淬火后的变形，同时根据变形规律在第二次插齿时适当放大内花键跨棒距尺寸，以抵消淬火后的变形，通过淬火后对内花键尺寸的检查，合格的花键轴直接进入下一加工工序；因内齿缩小变形而不合格的花键轴内齿由于渗碳淬火后的齿面硬度高达58～62HRC，很难用合金工具钢材料制作的花键校正推刀校正其变形。这是因为用花键校正推刀校正热处理后内齿的变形时，一般内齿的齿面硬度不高于45HRC。因此，传统的切削加工方法对于修复这一类金属内齿渗碳淬火后的热处理变形就显得无能为力了。为此，需要寻求其它简便、高效、低成本的修复方法。

现有技术中有采用电化学腐蚀的方法来修复齿轮的热处理变形，例如中国专利93216358.0中提及了电化学腐蚀的方法，但该方法需要专用的电解装置，并且电解操作过程繁琐，一套电解装置一次只能处理一只工件，成本相对较高，且不适于盲孔形花键齿。当内齿轮工件较多，且形状不一、工期紧张时显然不适用。因而在日常的机加工过程中，宁愿采用车铣刨磨等传统的常规机加工手段，也不会使用电化学腐蚀加工方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种低成本、高效率的修复金属工件内齿渗碳淬火后的热处理变形的方法，该方法操作简单，无需专用的修复设备，能快速、批量地修复热处理后金属工件内齿的缩小变形，克服了传统的切削加工方法成本高、效率低、修复不均匀的缺点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种消除金属内齿热处理变形的修复方法，包括以下步骤：

1)按需用耐蚀材料将淬火后的金属内齿工件进行覆盖保护，仅露出需修复部位；

2)将经覆盖保护后的金属内齿工件与酸性腐蚀液接触(内齿腔内倒入或金属内齿工件浸入腐蚀液)，使之发生化学反应：

3)当化学反应对金属内齿工件需修复部位的腐蚀溶解量等于其热处理变形的膨胀量时，取出金属内齿工件；

4)将金属内齿工件冲洗干净，进行防锈处理。

上述酸性腐蚀液由无机酸(例如硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸、过氯酸等)和氧化剂(例如过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾等)及溶剂(溶剂为水，最好用蒸馏水、去离子水)等配制而成，氧化剂在酸性环境中可以分解释放新生态氧原子，从而加剧将内齿零件的上述化学成分(Mo不参与反应)氧化溶解，如将炭氧化成二氧化碳，还原产物为水；将铁氧化为氢氧化铁沉淀等等。

金属内齿的材质基本为黑色合金金属，其主要化学成分除Fe之外，通常还包括Cr、Ni、Mn、Mo、C、P、S、Si。酸性腐蚀液的组成按照金属内齿工件的成分和适当的反应速度配制。反复对比试验表明，酸性腐蚀液最好为(质量百分比)：

硝酸        20～45％；

过氧化氢    5～10％；

水          45～75％；

腐蚀液的温度宜≥30℃。通过掌控反应温度和时间可以控制化学反应的进程，通常将酸性腐蚀液的温度保持在30～120℃、反应时间控制在0.5～3分钟之内，可以控制化学反应的腐蚀溶解速度为0.02～0.06mm/min。这样腐蚀溶解比较均匀，可以避免过蚀。酸性腐蚀液的温度较好保持在30～60℃，反应时间较好为1～2分钟。